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1、(10)申请公布号 CN 103035589 A (43)申请公布日 2013.04.10 CN 103035589 A *CN103035589A* (21)申请号 201210378005.9 (22)申请日 2012.10.08 13/252,083 2011.10.03 US H01L 23/31(2006.01) H01L 21/56(2006.01) (71)申请人 特里奎恩特半导体公司 地址 美国俄勒冈州 (72)发明人 弗兰克J尤斯基 保罗班茨 奥托贝格尔 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 朱胜 穆云丽 (54) 发明名称 片模制芯片级封。
2、装 (57) 摘要 本发明公开了一种片模制芯片级封装。实施 例包括但不限于包括微电子装置的设备和系统， 该微电子装置包括 ： 裸片， 具有第一表面和与第 一表面相对的第二表面 ； 传导柱， 形成在裸片的 第一表面上 ； 以及包装材料， 包装裸片， 包括覆盖 第一表面、 第二表面以及传导柱的侧表面的至少 一部分。 还描述了用于制造该微电子装置的方法。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 4 页 1/2 页 2 1. 一种设备， 包括 ： 。
3、裸片， 具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面 ； 传导柱， 形成在所述裸片的所述第一表面上 ； 以及 包装材料， 包装所述裸片， 包括覆盖所述第一表面、 所述第二表面以及所述传导柱的侧 表面的至少一部分。 2. 根据权利要求 1 所述的设备， 其中， 所述传导柱的第一端与所述裸片的所述第一表 面直接耦合， 并且其中， 所述传导柱的第二端在所述包装材料之外。 3. 根据权利要求 2 所述的设备， 还包括与所述传导柱的所述第二端直接耦合的焊料 块。 4. 根据权利要求 2 所述的设备， 其中， 所述传导柱的所述侧表面的其它部分和第二端 在所述包装材料之外。 5. 根据权利要求 4 所述的设备。
4、， 其中， 焊料块与所述传导柱的所述第二端和所述传导 柱的所述侧表面的其它部分直接耦合。 6. 根据权利要求 1 所述的设备， 还包括无源部件， 并且其中， 所述包装材料还包装所述 无源部件。 7. 根据权利要求 1 所述的设备， 其中， 所述包装材料包括第一包装材料和与所述第一 包装材料不同的第二包装材料， 其中， 所述裸片的所述第一表面和所述传导柱的至少所述 侧表面由所述第一包装材料覆盖， 并且其中， 所述裸片的所述第二表面由所述第二包装材 料覆盖。 8. 根据权利要求 7 所述的设备， 其中， 所述第一包装材料是模制材料， 并且其中， 所述 第二包装材料是晶片涂覆树脂。 9. 一种方法，。
5、 包括 ： 设置裸片， 所述裸片具有第一表面、 与所述第一表面相对的第二表面以及在所述裸片 的所述第一表面上的传导柱 ； 以及 在所述第一表面、 所述第二表面以及所述传导柱的侧表面的至少一部分上形成包装材 料， 以包装所述裸片和所述传导柱。 10. 根据权利要求 9 所述的方法， 其中， 所述包装材料的形成包括 ： 将所述裸片的所述第二表面附接到所述包装材料的第一片 ； 以及 将所述包装材料的第二片层压在所述裸片的所述第一表面之上， 以使得所述裸片和所 述传导柱的侧表面的所述至少一部分包装在所述包装材料中。 11. 根据权利要求 9 所述的方法， 其中， 所述设置包括将所述传导柱的第一端与所述。
6、裸 片的所述第一表面直接耦合， 并且其中， 所述方法还包括将焊料块与所述传导柱的第二端 直接耦合。 12. 根据权利要求 11 所述的方法， 还包括 ： 在直接耦合所述焊料块之前， 对所述传导柱 的所述第二端进行激光切除， 以清除所述传导柱的所述第二端。 13. 根据权利要求 11 所述的方法， 还包括 ： 在直接耦合所述焊料块之前， 去除所述模制 材料的一部分， 以暴露所述传导柱的所述第二端。 14. 根据权利要求 11 所述的方法， 还包括 ： 在直接耦合所述焊料块之前， 去除所述包装 材料的一部分， 以暴露所述传导柱的所述第二端。 权 利 要 求 书 CN 103035589 A 2 2。
7、/2 页 3 15. 根据权利要求 11 所述的方法， 还包括将所述焊料块与所述传导柱的所述侧表面的 其它部分直接耦合。 16. 根据权利要求 9 所述的方法， 其中， 所述包装材料的形成包括 ： 将所述裸片的所述第二表面附接到粘附材料 ； 利用第一包装材料覆盖所述裸片的所述第一表面， 以使得所述裸片和所述传导柱的所 述侧表面的所述至少一部分包装在所述第一包装材料中 ； 在层压之后， 将所述裸片的所述第二表面与所述粘附材料分开 ； 以及 利用第二包装材料覆盖所述裸片的所述第二表面。 17. 根据权利要求 16 所述的方法， 其中， 所述第一包装材料是模制材料， 并且其中， 所 述第二包装材料是。
8、晶片涂覆树脂。 18. 根据权利要求 9 所述的方法， 还包括设置无源部件， 并且其中， 所述包装材料的形 成包括在所述无源部件之上形成所述包装材料。 19. 一种系统， 包括 ： 微电子装置， 被配置成有利于信号的传送和接收， 所述微电子装置包括 ： 裸片， 具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面 ； 传导柱， 形成在所述裸片的所述第一表面上 ； 以及 包装材料， 包装所述裸片， 包括覆盖所述第一表面、 所述第二表面以及所述传导柱的侧 表面的至少一部分 ； 以及 天线， 以可操作方式耦合到所述微电子装置， 以传送和接收所述信号。 20. 根据权利要求 19 所述的系统， 其中， 所述系统。
9、是移动电话、 智能电话、 膝上计算机、 个人数字助理、 游戏装置、 音乐播放器、 以及视频播放器、 雷达装置或者卫星通信装置。 权 利 要 求 书 CN 103035589 A 3 1/5 页 4 片模制芯片级封装 0001 对相关申请的交叉引用 0002 本申请是在 2008 年 9 月 9 日提交的、 并且题为 “无衬底封装” 的美国专利申请第 12/207,206 号的部分延续申请， 其全部内容和公开通过引用合并于此。 技术领域 0003 本发明的实施例一般涉及微电子装置， 并且更具体地， 涉及包括没有用载体衬底 封装的模块和裸片的装置。 背景技术 0004 在集成电路技术的当前状态下，。
10、 集成电路装置通常将为裸片或芯片的形式。一个 或多个裸片有时将被安装到载体衬底上以形成封装。尽管载体衬底可适合于多种应用， 但 是这增加了封装的总体大小和花费。 附图说明 0005 本发明的实施例将根据以下结合附图的详细说明而变得容易理解。 为了有利于该 描述， 相同的附图标记表示相同的结构元件。本发明的实施例在附图的图示中作为示例来 说明而不是作为限制。 0006 图 1 示出了根据本发明的各个实施例的、 包括片模制芯片级封装的微电子装置的 横截面侧视图， 该微电子装置具有裸片、 形成在裸片上的传导柱以及包装裸片和传导柱的 包装材料。 0007 图 2 示出了根据本发明的各个实施例的、 包括。
11、片模制芯片级封装的另一微电子装 置的横截面侧视图， 该微电子装置具有裸片、 形成在裸片上的传导柱以及包装裸片和传导 柱的包装材料， 其中， 包装材料的表面在传导柱的端部的高度以下。 0008 图 3 示出了根据本发明的各个实施例的、 包括片模制芯片级封装的另一微电子装 置的横截面侧视图， 该微电子装置具有裸片、 形成在裸片上的传导柱以及包装裸片和传导 柱的包装材料， 其中， 包装材料包括传导柱附近的凹陷。 0009 图 4 示出了根据本发明的各个实施例的、 包括片模制芯片级封装的另一微电子装 置的横截面侧视图， 该微电子装置具有裸片、 其它部件、 形成在裸片上的传导柱以及包装裸 片、 其它部件。
12、和传导柱的包装材料。 0010 图 5A 至 5H 示出了根据本发明的各个实施例的、 用于制造包括片模制芯片级封装 的微电子装置的方法的各个阶段， 该微电子装置具有裸片、 形成在裸片上的传导柱以及包 装裸片和传导柱的包装材料。 0011 图 6 示出了根据本发明的各个实施例的、 合并有诸如例如图 1 至 4 所示的装置中 的一个或多个的微电子装置的系统的框图。 具体实施方式 说 明 书 CN 103035589 A 4 2/5 页 5 0012 在以下详细描述中， 参照构成该详细描述的一部分的附图， 在附图中， 相同的附图 标记始终表示相同的部分， 并且在附图中， 通过可实践本发明的说明实施例。
13、来进行图示。 应 理解， 可利用其它实施例， 并且在不背离本发明的范围的情况下可进行结构或逻辑改变。 因 此， 以下详细描述并非以限制性意义来进行， 并且根据本发明的实施例的范围由所附权利 要求及其等同方案来限定。 0013 各种操作进而可以以可有助于理解本发明的实施例的方式而被描述为多个分立 的操作 ； 然而， 描述的顺序不应被解释为暗示这些操作是依赖于顺序的。另外， 一些实施例 可包括比可描述的操作更多或更少的操作。 0014 描述可使用短语 “在一实施例中” 、“在实施例中” 、“在一些实施例中” 、 或者 “在各 个实施例中” ， 这些短语每个均可指的是相同或不同的实施例中的一个或多个。
14、。此外， 关于 本发明的实施例所使用的术语 “包括” 、“具有” 等是同义的。 0015 可在这里使用术语 “耦合到” 连同其衍生词。 “耦合” 可表示以下中的一个或多个。 “耦合” 可表示两个或更多个元件直接物理或电接触。然而，“耦合” 还可表示两个或更多个 元件间接地彼此接触， 但是仍彼此协作或彼此交互， 并且可表示一个或多个其它元件耦合 或连接在据说是彼此耦合的元件之间。 0016 可在这里使用术语 “形成在上” 连同其衍生词。在 “形成在” 其它层 “上” 的层 的上下文中 “形成在上” 可表示层形成在其它层 （例如， 在层之间可插入有一个或多个 其它层） 之上， 但是不一定与该层直接。
15、物理或电接触。然而， 在一些实施例中，“形成在 上” 可表示层与其它层的顶表面的至少一部分直接物理接触。如 “顶部” 和 “底部” 的术语 的使用是用于辅助理解， 并且它们不应解释为对公开内容的限制。 0017 如这里使用的术语 “有源表面” 可指的是具有有源区域 区的裸片的表面， 这对本 领域技术人员来说是公知的。裸片的有源表面可包括各种电路部件中的任意一个或多个， 诸如晶体管、 存储器单元、 无源部件等。 0018 对于本发明的目的， 短语 “A/B” 表示 A 或 B。短语 “A 和 / 或 B” 表示 “ （A） 、（B） 或 |（A 和 B） ” 。短语 “A、 B 和 C 中的至少。
16、一个” 表示 “ （A） 、（B） 、（C） 、（A 和 B） 、（A 和 C） 、（B 和 C） 或 （A、 B 和 C） ” 。短语 “ （A） B” 表示 “ （B） 或 （AB） ” ， 即， A 是可选元素。 0019 本发明的各个实施例涉及微电子装置， 该微电子装置包括 ： 裸片， 具有第一表面和 与第一表面相对的第二表面 ； 传导柱， 形成在裸片的第一表面上 ； 以及诸如模制材料和 / 或 晶片 - 涂覆树脂的包装材料， 该包装材料包装该裸片， 包括覆盖裸片的第一和第二表面以 及传导柱的侧表面的至少一部分。在各个实施例中， 传导柱的第一端可形成在裸片的第一 表面上， 并且焊料块可。
17、与传导柱的第二端直接耦合。因此， 在各个实施例中， 微电子装置可 以是芯片级封装或模块。 0020 图 1 中示出了示例微电子装置 100 的横截面侧视图。如所示出的那样， 微电子装 置 100 （也称为 “装置 100” ） 包括至少一个裸片 102， 这至少一个裸片 102 包括第一表面 104 和与第一表面 104 相对的第二表面 106。多个传导柱 108 可形成在第一表面 104 上， 并且诸 如模制材料的包装材料 110 可覆盖第一表面 104、 第二表面 106 以及传导柱 108 的侧表面 112的至少一部分， 以包装裸片102和传导柱108， 从而形成或开始形成芯片级封装或模。
18、块。 0021 第一表面 104 可以是有源表面。尽管所示出的实施例将有源表面示出为蔓延裸片 102 的整个宽度， 但是在替选实施例中， 有源表面 104 可蔓延少于裸片 102 的整个宽度。 说 明 书 CN 103035589 A 5 3/5 页 6 0022 传导柱108的第一端116可与裸片102的第一表面104直接耦合， 并且传导柱108 的至少第二端 118 可在包装材料 110 之外。如所示出的那样， 焊料块 114 可与传导柱 108 的第二端 118 直接耦合。焊料块 114 可经由传导柱 108 提供与裸片 102 的电连接。在各个 实施例中， 装置 100 可通过回流焊料。
19、块 114 来与诸如例如印刷电路板的系统级板耦合。 0023 在一些实施例中， 传导柱 108 包括铜。其它传导材料可类似地是适当的。 0024 包装材料 110 可以是模制材料。模制材料在本领域中有时称为 “模制化合物” ， 并 且可以是适合于本目的的、 本领域公知的任意电绝缘包装材料。 例如， 模制材料可以是环氧 材料。然而， 在各个其它实施例中， 模制材料可以是塑料、 陶瓷、 玻璃等中的一种。 0025 如图 1 至 3 所示， 包装材料 110 可包括在裸片 102 的第二表面 106 上的、 包装材料 110的第一片122以及在第一表面104和传导柱108的侧表面112的至少一部分之。
20、上的、 包 装材料 110 的第二片 124。第一片 122 和第二片 124 一起包装裸片 102 和传导柱 108， 以形 成或开始形成芯片级封装或模块。应注意， 对装置 100 的一个或多个操作不管是在构造期 间还是在此之后， 均会导致第一片 122 和第二片 124 变为接合， 使得片 122、 124 不再区分或 者基本上相同。例如， 热、 真空或压力可具有将片 122、 124 熔合在一起的效果。 0026 如图 2 和图 3 所示， 传导柱 108 的侧表面 112 的部分可在包装材料 210（片 222、 224） 、 310| （片 322、 324） 之外， 以使得焊料块 。
21、214 与侧表面 112 的那些部分直接耦合。对于 图 2 所示的装置 200， 包装材料 210 的第二片 224 的表面在传导柱 108 的第二端 118 的高度 以下， 以使得侧表面 112 的部分在包装材料 210 之外， 从而允许如所示出的那样焊料块 214 与侧表面 112 的那些部分直接耦合。在其它实施例中， 如对于图 3 所示的装置 300 所示出 的， 可去除 （例如通过激光切除） 传导柱 108 的第二端 118 附近的区 320 中的包装材料 310， 以形成凹陷， 使得传导柱 108 的侧表面 112 的部分在包装材料 310 之外， 从而允许如所示出 的那样焊料块 3。
22、14 与侧表面 112 的那些部分直接耦合。 0027 图 4 示出了根据各个实施例的微电子装置 400 的另一示例。如所示出的那样， 装 置 400 包括至少一个裸片 102 和至少一个其它部件 426。一个或多个传导柱 108 可形成在 裸片 102 的第一表面 104 和其它部件 426 的第一表面 428 上， 并且包装材料 422、 424 可覆 盖第一表面 104、 428， 第二表面 106、 430 以及传导柱 108 的侧表面 112 的至少一部分， 以包 装裸片 102、 其它部件 426 和传导柱 108， 从而形成或开始形成芯片级封装或模块。焊料块 114 可如所示出的。
23、那样与传导柱 108 的第二端 118 直接耦合。 0028 其它部件 426 可以是无源装置， 诸如例如电阻器、 电感器、 二极管、 低通滤波器、 表 面声波 （SAW） 或体声波 （BAW） 装置或者电容器。在一些实施例中， 其它部件 426 可以是另一 裸片。 0029 在图 5A 至 5H 中， 分别通过在方法的各个阶段的装置的横截面侧视图示出了用于 形成诸如例如图1至4所示的装置100、 200、 300或400的微电子装置的示例方法。 应注意， 所讨论的和 / 或图示的各个操作一般进而可称为多个分立的操作， 以帮助理解本发明的实 施例。描述的顺序不应解释为暗示这些操作是依赖于顺序的。
24、， 除非明确指出。另外， 一些实 施例可包括比可描述的操作更多或更少的操作。 0030 如图 5A 所示， 设置了包括第一表面 104 的裸片 102。第一表面 104 可以是有源表 面。 0031 在图 5B 中， 传导柱 108 形成在第一表面 104 上。如这里所讨论的， 传导柱 108 可 说 明 书 CN 103035589 A 6 4/5 页 7 包括铜或其它适当的材料。 0032 在一些实施例中， 可选保护层 （这里未示出） 可形成在传导柱 108 的顶表面上。保 护层可在方法 （如在以下更全面地讨论的） 的其它阶段被去除， 并且因此保护层可以是被选 择为容易地去除或者以最小的成。
25、本去除的材料。一般地， 保护层可用于保护传导柱免受暴 露 （例如， 使得对传导柱 108 的顶表面的氧化或损坏最小化） 。尽管一般地任意材料可适合 于形成保护层， 但是在一些实施例中， 锡可以是适当的选择。其它材料可类似地是适当的。 0033 在图 5C 中， 裸片 102 中的一个或多个可放置在包装材料的第一片 122 上， 以使得 第一片 122 覆盖裸片 102 的第二表面 106。任意适当的载体 532 可用于有利于处置包装材 料的第一片 122 和裸片 102。 0034 在将裸片 102 放置到第一片 122 上之前， 可对包装材料的第一片 122 进行加热， 以 使得包装材料变粘。
26、， 这可有利于将裸片 102 粘附到第一片 122。 0035 在各个实施例中， 除了为模制材料之外， 第一片 122 可替代地为临时粘附膜， 以在 一个或多个随后操作期间将裸片 102 临时保持在适当位置。在这些实施例中， 包装材料在 如以下将更全面地讨论的随后操作中可形成在裸片 102 的第二表面 106 上。临时粘附膜可 以是当加热到特定温度之上时从裸片 102 脱离的热脱离临时带。 0036 在一些实施例中， 除了裸片 102 之外， 还可设置至少一个其它部件， 如这里参照图 4 所描述的那样。 0037 包装材料的第二片 124 可形成在裸片 102 之上， 如图 5D 所示， 以使。
27、得裸片 102 和 传导柱 108 的侧表面 112 的至少一部分包装在包装材料中。 0038 包装材料的第二片 124 可通过任何适当的方法而形成在裸片 102 之上， 这些方法 包括但不限于层压。如图 5D 所示， 按压部 534 可将包装材料的第二片 124 按压层压到裸片 102上。 按压层压可在真空和/或加热下执行， 这在一些实施例中可提供无空隙或基本上无 空隙的层压。 0039 在其它实施例中， 第二片 124 可如图 5E 所示的那样由滚筒 536 来滚动层压。滚动 层压可在真空和 / 或加热下执行， 这在一些实施例中可提供无空隙的或基本上无空隙的层 压。 0040 在将第二片 。
28、124 层压到裸片上之后， 可执行固化操作以固化包装材料。 0041 如图 5F 所示， 包装材料的第二片 124 可被形成为使得传导柱 108 的第二端 118 不 再被暴露。为了暴露传导柱 108 的第二端 118， 可去除第二片 124 的一部分以暴露第二端 118。在一些实施例中， 例如， 如图 2 或图 3 所示， 还可暴露传导柱 108 的侧表面 112 的部 分。可通过激光切除或研磨或者其它适当的方法来执行第二片 124 的部分的去除。在用于 去除第二片 124 的部分以暴露传导柱 108 的第二端 118 的操作期间， 可能期望去除传导柱 108 的少量的第二端 118 以提供。
29、干净平滑的表面， 但是这样做不是所需要的。 0042 在一些实施例中， 当初始形成时， 可控制包装材料的第二片 124 的厚度， 以使得不 覆盖传导柱 108 的第二端 118。例如， 第二片 124 可形成为使得第二片 124 的表面与第二端 118 相齐， 如图 5G 所示， 或者可形成为使得第二片 124 的表面低于第二端 118 的高度， 如图 2 所示。 0043 对于第一片 122 是临时粘附膜的实施例， 可将组件加热到临时粘附膜的脱离温度 之上， 以从第一片 122 脱离裸片 102。裸片 102 的第二表面 106 然后可由包装材料覆盖。在 说 明 书 CN 103035589。
30、 A 7 5/5 页 8 各个实施例中， 裸片 102 的第二表面 106 可使用适当的方法 （诸如， 例如图 5D 或图 5E 所示 的那些方法之一） 由模制材料来覆盖。在各个实施例中， 裸片 102 的第二表面 106 可通过丝 网印刷或其它适当的操作由晶片涂覆树脂来覆盖。 0044 焊料块114可直接耦合到传导柱108的第二端118， 如图5H所示。 对于传导柱108 的侧表面 112 的部分在包装材料之外的实施例， 焊料块 114 还可直接耦合到传导柱 108 的 侧表面 112， 如图 2 或图 3 所示。 0045 然后， 可执行单一化操作， 以将装置分离成单独的装置， 诸如分别在。
31、图 1、 图 2 或图 3 中示出的装置 100、 200 或 300 之一。 0046 这里描述的装置的实施例以及包括这样的装置的设备可并入各种其它设备和系 统中。图 6 中示出了示例系统 600 的框图。系统 600 可包括微电子装置 602 和天线 636。 装置 602 尤其可包括 ： 裸片， 具有第一表面和与第一表面相对的第二表面 ； 传导柱， 形成在 裸片的第一表面上 ； 以及包装材料， 包装裸片， 包括覆盖裸片的第一表面和第二表面以及传 导柱的侧表面的至少一部分。装置 602 可以例如是诸如分别在图 1 至 4 中示出的装置 100、 200、 300 或 400 之一的装置。 。
32、0047 在各个实施例中， 装置602可被配置成有利于信号的传送和接收， 并且天线636可 以以可操作方式耦合到但不一定是直接耦合到装置 602 以传送和接收信号。 0048 由于相对于包括载体衬底的各种现有技术装置， 装置 602 可具有较小的尺寸， 因 此系统可有利地合并到电子装置中， 这些电子装置包括移动电话和其它便携式电子装置。 装置 602 在一些实施例中可在配置上是模块化的， 以使得其包括多于一个裸片、 一个或多 个无源部件以及可能的一个或多个其它相关联的部件。 尽管系统可并入到任意数量的电子 装置中， 但是一些适当的便携式电子装置可包括膝上计算机、 个人数字助理、 游戏装置、 音。
33、 乐播放器、 视频播放器等。 0049 尽管这里为了描述优选实施例而图示并描述了特定实施例， 但是本领域技术人员 应理解， 在不背离本发明的范围的情况下， 被计算用于实现相同目的的广泛种类的替选和 / 或等同实施例或实现可替代所示出和描述的实施例。本领域技术人员将容易理解， 根据本 发明的实施例可以以广泛种类的方式来实现。 该申请旨在覆盖这里讨论的实施例的任意修 改或变型。因此， 明白地旨在为， 根据本发明的实施例仅由权利要求及其等同方案来限定。 说 明 书 CN 103035589 A 8 1/4 页 9 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103035589 A 9 2/4 页 10 图 4 图 5A 图 5B 图 5C 图 5D 说 明 书 附 图 CN 103035589 A 10 3/4 页 11 图 5E 图 5F 图 5G 图 5H 说 明 书 附 图 CN 103035589 A 11 4/4 页 12 图 6 说 明 书 附 图 CN 103035589 A 12 。